JP5341429B2 - Electric tool - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば電動ドライバやねじ締め機等の主として回転動力を出力する電動工具に関する。 The present invention relates to an electric tool that mainly outputs rotational power, such as an electric screwdriver or a screw tightener.
一般にこの種の電動工具は、駆動源としての電動モータの回転動力を変速装置によって減速して必要な回転トルクを出力する構成を備えている。多くの場合変速装置には、遊星歯車機構が用いられている。
例えば、ねじ締め機では、締め付け当初は小さなトルクで足り、締め付けが進行するに従って徐々に大きな回転トルクが必要となる。このため、締め付け当初では変速装置の減速比を小さくして高速低トルクを出力し、締め付け途中で変速装置の減速比を大きくして低速高トルクを出力することが、迅速かつ確実なねじ締めを行う観点で要求される機能となる。しかも、締め付け途中の段階で、出力軸に付加される締め付け抵抗(外部トルク)が一定値に達した時点で自動的に減速比が切り換わることが使い勝手の点で要求される。
下記の特許文献には、電動モータの出力軸とねじ締めビットを装着した出力軸との間に二段階の遊星歯車機構を有する変速装置を介装したねじ締め機が開示されている。この従来のねじ締め機の変速装置によれば、ねじ締め当初では二段目遊星歯車機構のインターナルギヤを介して一段目遊星のキャリアと二段目遊星のキャリアが直結される結果、高速低トルクが出力されて迅速なねじ締めがなされる。ねじ締めが進行して使用者がねじ締め機の押し付け力を強くすると、二段目遊星歯車機構のインターナルギヤが軸方向へ相対変位して一段目遊星歯車機構のキャリアから切り離される一方、その回転が固定されることにより第2段遊星での減速が加わる結果当該変速装置の減速比が大きくなって低速高トルクが出力されて確実なねじ締めがなされる。
For example, in a screw tightening machine, a small torque is sufficient at the beginning of tightening, and gradually a large rotational torque is required as the tightening progresses. Therefore, at the beginning of tightening, it is possible to reduce the speed reduction ratio of the transmission to output high speed and low torque, and to increase the speed reduction ratio of the transmission and increase low speed and high torque in the middle of tightening. This is a function required from the viewpoint of performing. In addition, it is required in terms of ease of use that the reduction ratio is automatically switched when the tightening resistance (external torque) applied to the output shaft reaches a certain value in the middle of tightening.
The following patent document discloses a screw tightening machine in which a transmission having a two-stage planetary gear mechanism is interposed between an output shaft of an electric motor and an output shaft equipped with a screw tightening bit. According to this conventional screw-clamp transmission, the first stage carrier and the second stage carrier are directly connected to each other through the internal gear of the second stage planetary gear mechanism at the beginning of the screw tightening. Torque is output and fast screw tightening is performed. When the screw tightening progresses and the user increases the pressing force of the screw tightening machine, the internal gear of the second stage planetary gear mechanism is relatively displaced in the axial direction and separated from the carrier of the first stage planetary gear mechanism. As the rotation is fixed, the speed reduction on the second stage planet is applied, so that the speed reduction ratio of the transmission increases, and the low speed and high torque is output and the screws are securely tightened.
しかしながら、上記従来の変速装置によれば、使用者が当該電動工具の押し付け力を強くする操作によって出力トルクを高速低トルク側から低速高トルク側へ切り換える構成であり、しかも切り換わった状態を確実に維持する特別の機構を備えていなかったため、使用者の押し付け力がばらつくと、二段目遊星歯車機構のインターナルギヤの位置が安定せず、その結果出力トルクが高速低トルク出力状態と低速高トルク出力状態との間でばたついて作業効率が低下し、またかえってその使い勝手が損なわれる問題があった。さらに、使用者によって押し付け操作のタイミングがばらつくため、安定した作業品質の確保が困難になる。
本発明は係る従来の問題を解消するためになされたもので、電動工具の変速装置において、自動変速モードを選択した場合に外部トルクによって高速低トルクモードから低速高トルクモードへ、あるいはその逆にモードが切り換わり、かつこの切り換わったモードが確実に維持される結果、作業効率を高め、安定した作業品質を確保できるようにすることを目的とする。
However, according to the above-described conventional transmission, the configuration is such that the user switches the output torque from the high-speed and low-torque side to the low-speed and high-torque side by an operation to increase the pressing force of the electric tool, and the state of switching is ensured. If the user's pressing force varies, the position of the internal gear of the second stage planetary gear mechanism will not be stable, and as a result, the output torque will be high speed and low torque output state and low speed There was a problem that the working efficiency fluctuated between the high torque output states and the usability was deteriorated. Furthermore, since the timing of the pressing operation varies depending on the user, it is difficult to ensure stable work quality.
The present invention has been made to solve the conventional problem, and in the transmission of the electric tool, when the automatic transmission mode is selected, the high speed low torque mode is changed from the high speed low torque mode to the low speed high torque mode or vice versa by the external torque. An object of the present invention is to improve the work efficiency and secure stable work quality as a result of the change of modes and the reliable maintenance of the changed mode.
上記の課題は、以下の各発明により解決される。
第1の発明は、駆動源として電動モータと電動モータの回転動力を減速してスピンドルに出力するための変速装置を内蔵した電動工具であって、変速装置は、動力伝達経路の上流側の第1段遊星歯車機構と、下流側の第2段遊星歯車機構と、第2段遊星歯車機構のインターナルギヤの軸回りの回転を規制するインターナル規制部材を備え、インターナルギヤの回転が許容されてスピンドルに高速低トルクを出力する高速低トルクモードと、インターナルギヤの回転がインターナル規制部材により規制されてスピンドルに低速高トルクを出力する低速高トルクモードとをスピンドルに付加される外部トルクに基づいて切り換える自動変速モードと、自動変速モードとは別に、高速低トルクモードと低速高トルクモードの少なくとも一方に固定した固定モードとを任意に選択して切り換え可能であり、かつ自動変速モードでは、外部トルクに基づいて切り換わったモードを、その後の外部トルクの変化に関係なく保持するモードロック機構を備えた電動工具である。
第1の発明によれば、駆動源としての電動モータの回転動力は、第1及び第2遊星歯車機構を有する変速装置によって二段階で変速されてスピンドルに出力される。しかも、インターナル規制部材によって第2遊星歯車機構のインターナルギヤが回転する状態と回転が規制された状態とに切り換えることにより、変速比を変化させて高速かつ低トルクが出力される高速低トルクモードと低速かつ高トルクが出力される低速高トルクモードとに切り換えることができる。
また、自動変速モードを選択すると、スピンドルに付加される外部トルクが一定値に達した時点で、インターナルギヤの回転が許容される高速低トルクモードからインターナル規制部材によって回転が許容されない低速高トルクモードへ、あるいはその逆にモードが切り換わる。
しかも、外部トルクに基づいて一旦切り換わった後のモードがモードロック機構によってロックされることから、その後外部トルクが変化してもスピンドルから出力される回転数及び出力トルクは安定して出力される。
このように、第1の発明によれば、変速装置において一旦切り換わったモードがモードロック機構により確実に維持されることから、従来よりも作業効率を向上させ、また使用者が変わった場合でも安定した作業品質を確保することができる。
第2の発明は、第1の発明において、固定モードでは、高速低トルクモードに固定された状態と低速高トルクモードに固定された状態とを任意に選択して切り換え可能な構成とした電動工具である。
第2の発明によれば、自動変速モードに代えて固定モードを選択することにより、高速低トルクモード若しくは低速高トルクモードを作業形態に合わせて任意に選択することができる。固定モードのうち高速低トルクモードを選択すると、当該電動工具の作業行程の全行程において常時スピンドルを高速かつ低トルクで回転させることができる。このため、この高速低トルクモードでは、作業を迅速に行うことができる。逆に固定モードのうち低速高トルクモードを選択すると、電動工具の作業行程の全行程において常時スピンドルを低速かつ高トルクで回転させることができる。このため、この低速高トルクモードでは大きな出力トルクで作業を確実に行うことができる。
例えば、電動工具としてねじ締め機に適用した場合に、自動変速モードを選択することにより、ねじ締め当初は高速低トルクモードで迅速にねじ締めを行い、ねじ締め抵抗が大きくなった最終段階では低速高トルクモードで締め残しのない確実なねじ締め作業を行うことができる。
Said subject is solved by each following invention.
A first aspect of the present invention is an electric tool incorporating an electric motor as a drive source and a speed change device for decelerating the rotational power of the electric motor and outputting it to a spindle, wherein the speed change device is provided on the upstream side of the power transmission path. A first-stage planetary gear mechanism, a downstream second-stage planetary gear mechanism, and an internal regulating member that regulates rotation of the internal gear of the second-stage planetary gear mechanism around the axis thereof are allowed to rotate the internal gear. The high-speed low-torque mode that outputs high-speed low-torque to the spindle and the low-speed high-torque mode that outputs low-speed high-torque to the spindle when the internal gear rotation is restricted by the internal restriction member Separately from the automatic transmission mode that switches based on torque and the automatic transmission mode, it is fixed to at least one of the high speed low torque mode and the low speed high torque mode. An electric tool equipped with a mode lock mechanism that can be switched by arbitrarily selecting a fixed mode, and in the automatic transmission mode, maintains the mode switched based on the external torque regardless of the subsequent change in the external torque. It is.
According to the first invention, the rotational power of the electric motor as a drive source is output to the spindle speed is changed in two steps by the transmission having a first and second planetary gear mechanisms. Moreover, the high speed and low torque that outputs the high speed and low torque by changing the gear ratio by switching between the state in which the internal gear of the second planetary gear mechanism rotates and the state in which the rotation is restricted by the internal restriction member. The mode can be switched to a low speed high torque mode in which low speed and high torque is output.
In addition, when the automatic transmission mode is selected, when the external torque applied to the spindle reaches a certain value, the high speed low torque mode in which the internal gear is allowed to rotate is changed from the low speed high speed in which the internal restriction member does not allow the rotation. Switch to torque mode or vice versa.
In addition, since the mode once switched based on the external torque is locked by the mode lock mechanism, the rotation speed and output torque output from the spindle are stably output even if the external torque changes thereafter. .
Thus, according to the first aspect of the invention , the mode once switched in the transmission is reliably maintained by the mode lock mechanism, so that the working efficiency is improved as compared with the prior art and even when the user changes. Stable work quality can be ensured.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, in the fixed mode, the power tool is configured to be able to arbitrarily switch between a state fixed in the high speed low torque mode and a state fixed in the low speed high torque mode. It is.
According to the second aspect, by selecting the fixed mode instead of the automatic transmission mode, the high speed low torque mode or the low speed high torque mode can be arbitrarily selected according to the work mode. When the high speed and low torque mode is selected in the fixed mode, the spindle can always be rotated at a high speed and with a low torque in the whole process of the power tool. For this reason, in this high-speed low-torque mode, work can be performed quickly. Conversely, when the low speed and high torque mode is selected from the fixed modes, the spindle can always be rotated at a low speed and with a high torque throughout the entire work process of the power tool. For this reason, in this low-speed high-torque mode, work can be reliably performed with a large output torque.
For example, when it is applied to a screw tightening machine as an electric tool, by selecting the automatic transmission mode, the screw tightening is performed quickly in the high speed low torque mode at the beginning of the screw tightening, and at the final stage when the screw tightening resistance increases It is possible to perform a secure screw tightening operation with no untightening in the high torque mode.
第3の発明は、外部操作により機長方向に変位可能なモード切り換え部材を備え、モード切り換え部材の機長方向の変位が許容されることによりインターナルギヤが機長方向について一方の回転許容位置と他方の回転規制位置との間を変位可能に支持されて自動変速モードとされる一方、モード切り換え部材の機長方向の変位が規制されることにより固定モードとされ、自動変速モードでは、インターナルギヤが回転許容位置側にばね付勢されて、このばね付勢力により回転許容位置に位置する状態ではその回転が許容されて高速低トルクモードとされ、ばね付勢力に抗して回転規制位置に位置する状態ではインターナル規制部材によってその回転が規制されて低速高トルクモードとされ、固定モードのうち前記低速高トルクモードを選択した状態では、前記モード切り換え部材により前記インターナルギヤに対して前記ばね付勢力が作用しない状態とされる構成とした電動工具である。
第3の発明によれば、モード切り換え部材により第2段遊星歯車機構のインターナルギヤに対してばね付勢力が作用する状態に切り換えた状態(自動変速モード)では、スピンドルに付加される外部トルクが一定値に達する前では当該インターナルギヤが機軸方向の回転許容位置に位置する結果回転して高速かつ低トルクが出力され、外部トルクが一定値に達した後には当該インターナルギヤがばね付勢力に抗して回転規制位置に変位する結果その回転が規制されて低速かつ高トルクが出力される。
このようにモード切り換え部材の機軸方向の変位が許容される状態では自動変速モードとなる。
これに対してモード切り換え部材を機軸方向の一方または他方の位置に固定すると、固定モードとなる。この固定モードでは、スピンドルに付加される外部トルクの変化に関係なく、出力モードが高速低トルクモード若しくは低速高トルクモードに固定される。
すなわち、モード切り換え部材を機軸方向の一方の位置に固定操作すると固定モードのうち高速低トルクモードに固定される。この高速低トルクモードでは、インターナルギヤが回転許容位置に固定されて作業の全工程においてスピンドルは外部トルクに関係なく高速かつ低トルクで回転する。
逆に、モード切り換え部材を機軸方向の他方の位置に固定操作すると、固定モードのうち低速高トルクモードに固定される。この低速高トルクモードでは、インターナルギヤを回転許容位置側に付勢するばね付勢力が当該インターナルギヤに作用しない状態となる。このため、スピンドルに対して僅かな外部トルク(電動モータの起動トルク)が付加された時点でインターナルギヤは回転許容位置から回転規制位置に移動することから、電動モータ起動直後からスピンドルには低速高トルクが出力され、実質的に低速高トルクモードに固定された状態となる。
モード切り換え部材の機軸方向の移動操作は、当該電動工具の外部から使用者が任意に操作することができる。
なお、本明細書では、機軸方向は、第2遊星歯車機構のインターナルギヤの回転軸線に沿った方向の意味で用いる。多くの場合、この機軸方向(機長方向)は、スピンドルの軸線方向に一致し、また電動モータの出力軸の軸線方向に一致し、当該電動工具の工具本体の長手方向となる。
第2段遊星歯車機構におけるインターナルギヤ(第2段インターナルギヤ)を機軸方向に変位させるための構成については、種々態様の構成を適用することができる。例えば、第2段インターナルギヤと第1段遊星歯車機構におけるキャリア(第1段キャリア)との間に相互に噛み合うクラッチ歯を周方向に沿って介在させることによって実現することができる。この場合、第2段インターナルギヤが第1段キャリアに接近する方向(回転許容位置側)にばね付勢されており、スピンドルに対して一定以上の外部トルクが付加され、これが第2段インターナルギヤに付加されて第1段キャリアに対して相対回転を生じることにより当該第2段インターナルギヤをばね付勢力に抗して回転規制位置へ変位させる構成とすることができる。
According to a third aspect of the present invention, a mode switching member is provided that can be displaced in the machine length direction by an external operation. When the mode switching member is allowed to be displaced in the machine length direction, the internal gear is allowed to move in one rotation allowable position and the other in the machine direction. The automatic shift mode is supported by being able to displace between the rotation restriction positions, while the fixed mode is set by restricting the displacement of the mode switching member in the machine length direction. In the automatic shift mode, the internal gear rotates. When the spring is biased to the permissible position side and is positioned at the rotation permissible position by this spring biasing force, the rotation is permitted to enter the high speed low torque mode, and the spring is positioned at the rotation restricting position against the spring biasing force. Then, the rotation is restricted by the internal restriction member to set the low speed high torque mode, and the low speed high torque mode is selected from the fixed modes. In the state, a power tool has a structure in which the spring bias to the internal gear by the mode switching member is a state in which no action.
According to the third aspect of the invention , in the state (automatic shift mode) in which the mode switching member is switched to the state in which the spring biasing force acts on the internal gear of the second stage planetary gear mechanism, the external torque applied to the spindle Before the torque reaches a certain value, the internal gear rotates as a result of being positioned in the rotation-allowed position in the axial direction, so that high speed and low torque is output, and after the external torque reaches a certain value, the internal gear is spring-loaded. As a result of the displacement to the rotation restriction position against the force, the rotation is restricted and a low speed and high torque is output.
Thus, in a state where the displacement of the mode switching member in the axis direction is allowed, the automatic transmission mode is set.
On the other hand, when the mode switching member is fixed at one or the other position in the axis direction, the fixed mode is set. In this fixed mode, the output mode is fixed to the high speed low torque mode or the low speed high torque mode regardless of the change in the external torque applied to the spindle.
That is, when the mode switching member is fixedly operated at one position in the axial direction, the high-speed low-torque mode is fixed in the fixed mode. In this high-speed and low-torque mode, the internal gear is fixed at the rotation-permitted position, and the spindle rotates at high speed and low torque regardless of the external torque throughout the entire work process.
On the contrary, when the mode switching member is fixed to the other position in the axis direction, the fixed mode is fixed to the low speed high torque mode. In this low-speed high-torque mode, the spring biasing force that biases the internal gear toward the rotation permission position side does not act on the internal gear. For this reason, when a slight external torque (starting torque of the electric motor) is applied to the spindle, the internal gear moves from the rotation allowable position to the rotation restricting position, so that the spindle has a low speed immediately after starting the electric motor. High torque is output, and the state is substantially fixed to the low speed high torque mode.
The operation of moving the mode switching member in the axis direction can be arbitrarily operated by the user from the outside of the electric tool.
In the present specification, the axis direction means the direction along the rotation axis of the internal gear of the second planetary gear mechanism. In many cases, the machine axis direction (machine length direction) coincides with the spindle axial direction, and also coincides with the axial direction of the output shaft of the electric motor, which is the longitudinal direction of the tool body of the electric tool.
Various configurations can be applied to the configuration for displacing the internal gear (second-stage internal gear) in the second-stage planetary gear mechanism in the axial direction. For example, it can be realized by interposing clutch teeth that mesh with each other between the second stage internal gear and the carrier (first stage carrier) in the first stage planetary gear mechanism in the circumferential direction. In this case, the second-stage internal gear is spring-biased in a direction approaching the first-stage carrier (rotation allowable position side), and an external torque of a certain level or more is applied to the spindle. The second stage internal gear can be displaced to the rotation restricting position against the spring biasing force by being added to the null gear and causing relative rotation with respect to the first stage carrier.
第4の発明は、第3の発明において、モード切り換え部材の外部操作が、操作リングの回転操作によりなされる構成とした電動工具である。
第4の発明によれば、モード切り換え部材の機軸方向への移動操作をより操作性のよい操作リングの回転操作により行うことができ、これにより当該電動工具の使い勝手を向上させることができる。操作リングを介して間接的にモード切り換え部材を機軸方向へ移動操作する構成とすることにより、直接モード切り換え部材を移動操作する場合よりも小さな力で移動操作することができ、従って片手で移動操作する構成とすることができる。
第5の発明は、第3の発明のおいて、固定モードでは、モード切り換え部材によりばね付勢力が受けられてインターナルギヤに対してばね付勢力が作用しない状態とされる構成とした電動工具である。
第5の発明によれば、固定モードでは、機軸方向に固定されたモード切り換え部材によりばね付勢力が受けられてインターナルギヤに作用しない状態とされる。
A fourth invention is an electric tool according to the third invention, wherein the external operation of the mode switching member is performed by rotating the operation ring.
According to the fourth invention , the movement operation of the mode switching member in the axis direction can be performed by the rotation operation of the operation ring with better operability, and thereby the usability of the electric tool can be improved. By moving the mode switching member indirectly in the axis direction via the operation ring, the mode switching member can be moved with a smaller force than when the mode switching member is moved directly. It can be set as the structure to do.
According to a fifth aspect of the present invention, in the fixed mode, the power tool is configured such that the spring urging force is received by the mode switching member so that the spring urging force does not act on the internal gear. It is.
According to the fifth aspect of the present invention , in the fixed mode, the spring urging force is received by the mode switching member fixed in the axial direction so that it does not act on the internal gear.
次に、本発明の実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る電動工具1の全体を示している。本実施形態では、電動工具1の一例として充電式電動ドライバドリルを例示する。この電動工具1は、先端工具としてドライバビットを装着することにより電動ねじ締め機として用いることができ、ドリルビットを装着することにより孔明け加工用の電動ドライバとして用いることができる。
この電動工具1は、本体部2とハンドル部3を備えている。本体部2は概ね円柱体形状を有するもので、その長手方向(機軸方向)の中程から側方へ突き出す状態にハンドル部3が設けられている。本体部2とハンドル部3は、機軸方向(図1において左右方向)に対して左右に二分された2つ割りハウジングを相互に突き合わせて結合したハウジングを備えている。以下、本体部2のハウジングを本体ハウジング2aと言い、ハンドル部3のハウジングをハンドルハウジング3aと称して必要に応じて区別する。
ハンドル部3の基部前側には、トリガ形式のスイッチレバー4が配置されている。このスイッチレバー4を使用者が指先で引き操作すると電動モータ10が起動する。また、ハンドル部4の先端には、バッテリパック5を取り付けるためのバッテリ取り付け台座部6が設けられている。このバッテリパック5を電源として電動モータ10が作動する。
電動モータ10は、本体部2の後部に内蔵されている。この電動モータ10の回転動力は、三つの遊星歯車機構を有する変速装置Hにより減速されてスピンドル11に出力される。スピンドル11の先端には、先端工具を装着するためのチャック12が取り付けられている。
三つの遊星歯車機構は電動モータ10からスピンドル11に至る動力伝達経路に介在されている。以下、動力伝達経路の上流側から第1段遊星歯車機構20、第2段遊星歯車機構30、第3段遊星歯車機構40と言う。第1〜第3段遊星歯車機構20,30,40の詳細が図2に示されている。第1〜第3遊星歯車機構20,30,40は、電動モータ10の出力軸10aに同軸に配置され、またスピンドル11に同軸に配置されている。以下、スピンドル11の回転軸(電動モータ10の出力軸10aの回転軸)を機軸Jとも言う。この機軸J上に電動モータ10、第1〜第3段遊星歯車機構20,30,40及びスピンドル11が配置されている。この機軸Jに沿った方向が当該電動工具1の機軸方向であり、この機軸方向が本体部2の長手方向となる。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the
The
A trigger-type switch lever 4 is arranged on the front side of the base portion of the
The
The three planetary gear mechanisms are interposed in a power transmission path from the
電動モータ10の出力軸10aに第1段遊星歯車機構20の第1段太陽ギヤ21が取り付けられている。この第1段太陽ギヤ21には三つの第1段遊星ギヤ22〜22が噛み合わされている。この三つの第1段遊星ギヤ22〜22は、第1段キャリア23に回転自在に支持されている。また、この三つの第1段遊星ギヤ22〜22は、第1段インターナルギヤ24に噛み合わされている。第1段インターナルギヤ24は、本体ハウジング2aの内面に沿って取り付けられている。この第1段インターナルギヤ24は、機軸J回りに回転不能かつ機軸J方向に移動不能に固定されている。
第1段キャリア23の前面中心には第2段太陽ギヤ31が一体に設けられている。この第2段太陽ギヤ31には三つの第2段遊星ギヤ32〜32が噛み合わされている。この三つの第2段遊星ギヤ32〜32は、第2段キャリア33に回転自在に支持されている。また、この三つの第2段遊星ギヤ32〜32は、第2段インターナルギヤ34に噛み合わされている。この第2段インターナルギヤ34は、機軸J回りに回転可能かつ機軸J方向に一定の範囲で変位可能な状態で本体ハウジング2aの内面に沿って支持されている。この第2段インターナルギヤ34の詳細については後述する。
第2段キャリア33の前面中心には第3段太陽ギヤ41が一体に設けられている。この第3段太陽ギヤ41には三つの第3段遊星ギヤ42〜42が噛み合わされている。この三つの第3段遊星ギヤ42〜42は、第3段キャリア43に回転自在に支持されている。また、この三つの第3段遊星ギヤ42〜42は、第3段インターナルギヤ44に噛み合わされている。この第3段インターナルギヤ44は本体ハウジング2aの内面に沿って取り付けられている。この第3段インターナルギヤ44は、機軸J回りに回転不能かつ機軸J方向に移動不能に固定されている。
第3段キャリア43の前面中心にスピンドル11が同軸に結合されている。スピンドル11は、軸受け13,14を介して本体ハウジング2aに対して機軸J回りに回転自在に支持されている。このスピンドルの先端にチャック12が取り付けられている。
The first
A second-
A third
The
前記したように第2段インターナルギヤ34は、機軸J回りに回転可能かつ機軸J方向に一定の範囲で移動可能に支持されている。この第2段インターナルギヤ34の後面には、周方向に沿って複数のクラッチ歯34a〜34aが設けられている。このクラッチ歯34a〜34aは、第1段キャリア23の前面に設けた同じく周方向に沿って設けたクラッチ歯23a〜23aに噛み合わされている。このクラッチ歯23a,34aの噛み合い状態を経て、第2インターナルギヤ34が第1段キャリア23と一体で回転する。このクラッチ歯23a,34aの噛み合い状態は、第1段キャリア23に対して相対回転させるための外部トルクが第2段インターナルギヤ34に付加されて当該第2段インターナルギヤ34が機軸J方向前側(第1段キャリア23から離れる方向)に変位することによって外れる。
図2は、第2段インターナルギヤ34のクラッチ歯34a〜34aが第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aに噛み合った状態を示している。この噛み合い状態では、第2段インターナルギヤ34は機軸J方向について後側(図2において左側)の回転許容位置に位置しており、この回転許容位置では第2段インターナルギヤ34は第1段キャリア23と一体で回転し、従ってこの場合には第2段太陽ギヤ31と第2段インターナルギヤ34が一体で回転する。スピンドル11を経て第2段インターナルギヤ34に一定以上の外部トルクが付加されると、第1段キャリア23に対して相対回転してクラッチ歯34aとクラッチ歯23aの噛み合いが外れ、その結果第2段インターナルギヤ34が機軸J方向前側(図2において右側)へ変位する。
第2段インターナルギヤ34は、圧縮ばね35によって上記回転許容位置側へ付勢されている。このため、第2段インターナルギヤ34はこの圧縮ばね35の付勢力に抗して機軸J方向前側(クラッチ歯23a,34aが外れる方向)へ変位する。また、この圧縮ばね35の付勢力に基づいて、第2段インターナルギヤ34が前側へ変位して減速比が切り換わるための一定の外部トルクが設定されている。
圧縮ばね35は、第2段インターナルギヤ34の前面に対して押圧板36を介在させて作用している。すなわち、第2段インターナルギヤ34は、その前面に当接された円環形状の押圧板36を介して作用する圧縮ばね35の付勢力によってクラッチ歯34a,23aが噛み合う方向であって回転許容位置側に押し付けられている。
押圧板36の後側には転動板37が配置されている。転動板37も円環形状を有しており、第2段インターナルギヤ34の周囲に沿って機軸J回りに回転可能に支持されている。この転動板37と、第2段インターナルギヤ34の周面に設けたフランジ部34bの前面との間には、多数の鋼球38〜38が挟み込まれている。この鋼球38〜38と転動板37が、第2段インターナルギヤ34を回転自在に支持しつつ圧縮ばね35の付勢力を作用させるためのスラスト軸受けとして機能する。
As described above, the second-stage
FIG. 2 shows a state where the
The second-stage
The
A rolling
前側の押圧板36と後側の転動板37との間には、上下2本のモード切り換え部材39,39が挟み込まれている。本実施形態では、この2本のモード切り換え部材39,39として2本の長尺な軸(ピン)が用いられている。この2本のモード切り換え部材39,39は、押圧板36と転動板37の間の上部と下部において、図2において紙面に直交する方向で相互に平行に挟み込まれている。この2本のモード切り換え部材39,39の両端部は、それぞれ本体ハウジング2aの外部に突き出されている。図3に示すように、両モード切り換え部材39,39の両端部は、それぞれ本体ハウジング2aの両側部に設けた挿通溝孔2b〜2bを経て外部に突き出されている。上下2本のモード切り換え部材39,39は、それぞれ本体ハウジング2aの両側部間に跨った状態で相互に平行に支持されている。合計4箇所の挿通溝孔2b〜2bは、モード切り換え部材39を挿通可能な溝幅で、機軸J方向に長く形成されている。このため、上下2本のモード切り換え部材39,39は、それぞれその両端部が挿通溝孔2b,2b内において変位可能な範囲で機軸J方向前後に平行移動可能となっている。上下2本のモード切り換え部材39,39は、後述するモード切り換えリング50によって同時に同じ方向へ平行移動する。図2に示す初期状態(スピンドルに外部トルクが付加されていない状態)では、第2段インターナルギヤ34が圧縮ばね35によって回転許容位置に位置しており、従ってこの状態では両モード切り換え部材39,39が後側に位置して押圧板36と転動板37との間にほぼ挟まれた状態となる。
これに対して、両モード切り換え部材39,39が前側へ平行移動すると、押圧板36が圧縮ばね35に抗して前側へ平行移動される。押圧板36が前側へ平行移動されると、圧縮ばね35が第2段インターナルギヤ34に作用しなくなる。圧縮ばね35の付勢力が第2段インターナルギヤ34に作用しない状態では、クラッチ歯34aとクラッチ歯23aとの噛み合い状態を保持する力がなくなるため、当該第2段インターナルギヤ34に回転方向の僅かな外力(例えば伝動モータ10の起動トルク)が付加されると、第1段キャリア23に対して相対回転し、その結果当該第2段インターナルギヤ34が機軸J方向前側へ変位する。
Two upper and lower
On the other hand, when both the
上下2本のモード切り換え部材39,39は、前記したモード切り換えリング50の回転操作によって外部から簡単に移動操作することができる。このモード切り換えリング50は円環形状を有するもので、本体ハウジング2aの外周側に機軸J回りに回転可能に支持されている。このモード切り換えリング50の周囲1箇所には使用者が回転操作時に摘むツマミ部50aが一体に設けられている。
このモード切り換えリング50を機軸J回りに一定の角度範囲で回転操作することにより、当該電動工具1の回転出力が、スピンドル11に付加される外部トルクが前記圧縮ばね35の付勢に基づいて設定された一定値に達した時点で「高速低トルク」出力状態(高速低トルクモード)から「低速高トルク」出力状態(低速高トルクモード)に自動的に切り換わる自動変速モードと、「高速低トルク」出力状態に固定された高速固定モードと、「低速高トルク」出力状態に固定された高トルク固定モードの3つの動作モードを任意に切り換えることができる。
図3に示すようにこのモード切り換えリング50には、本体ハウジング2aの4箇所の挿通溝孔2b〜2bに対応して(整合する位置に)4つの切り換え溝部51〜51が設けられている。各切り換え溝部51に、上下2本のモード切り換え部材39,39の各端部であって本体ハウジング2aから突き出された部分が進入している。
各切り換え溝部51は、機軸J回り方向に長い高速固定モード用の後側溝部51bと、同じく機軸J回り方向に長い高トルク固定モード用の前側溝部51cと、両溝部51b,51cを連通する自動変速モード用の中間溝部51dを有する概ねクランク形(S字形)に形成されている。機軸J方向の位置について、後側溝部51bが後側(図3において左側)に、前側溝部51cがこれよりも前側(図3において右側)に、概ね溝幅分だけずれて配置されている。
後側溝部51bと前側溝部51cを連通する中間溝部51dは、機軸J方向の長さについて、本体ハウジング2の挿通溝孔2bとほぼ同じ長さで機軸J方向に長く形成されている。図3は、上下2本のモード切り換え部材39,39のそれぞれの両端部がこの中間溝部51d内に位置した状態を示している。この場合、モード切り換えリング50は、自動変速モードに切り換えられている。図3では、各モード切り換え部材39の端部が中間溝部51dの後側に位置している。この状態では、スピンドル11に一定値以上の外部トルクが作用していない状態であって、押圧板36を介して第2段インターナルギヤ34に圧縮ばね35の付勢力が作用し、その結果当該第2段インターナルギヤ34が回転許容位置に保持されて第1段キャリア23と一体で回転する状態となっている。この状態が本実施形態における電動工具1の変速装置Hの初期状態となっている。
The two upper and lower
By rotating the
As shown in FIG. 3, the
Each switching
The
この初期状態では、圧縮ばね35の付勢力の全部若しくは一部が、上下2本のモード切り換え部材39,39が切り換え溝部51〜51の後端部に押圧されることにより受けられるように当該切り換え溝部51〜51の位置(当該後端部の機軸J方向の位置)が設定されている。このため、電動モータ10の起動直後のアイドリング状態(無負荷時)では、第2段インターナルギヤ34に対して圧縮ばね35の付勢力がほとんど付加されず、若しくは一部のみが付加される状態となることから、当該第2段インターナルギヤ34を回転させるために必要なトルク(回転抵抗)が小さくなり、その結果当該電動工具1の消費電力(電流値)を下げることができるようになっている。
この自動変速モードでは、上下2本のモード切り換え部材39,39がそれぞれ中間溝部51d内を機軸J方向に変位可能な状態となるため、スピンドル11に一定値以上の外部トルクが付加されると、第2段インターナルギヤ34が圧縮ばね35に抗して機軸J方向前側の回転規制位置に変位する。この状態が図4及び図5に示されている。スピンドル11に付加される外部トルクが一定値以下に低下すると、後述するモードロック機構60の解除により第2段インターナルギヤ34が圧縮ばね35によって機軸J方向後側の回転許容位置に戻されて、第1段キャリア23と一体で回転可能な初期状態に戻される。この状態が図2及び図3に示されている。
In this initial state, all or part of the urging force of the
In this automatic transmission mode, the upper and lower two
第2段インターナルギヤ34が後側の回転許容位置に位置することによりそのクラッチ歯34a〜34aが第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aに噛み合った状態では、第2段インターナルギヤ34が第1段キャリア23と一体で回転し、従って第2段遊星歯車機構30の減速比は小さくなる結果、スピンドル11は高速かつ低トルクで回転する。
これに対して、スピンドル11に付加される外部トルクが一定値以上に達して第2段インターナルギヤ34が前側の回転規制位置に変位することによりそのクラッチ歯34a〜34aと第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aとの噛み合いが外れた状態では、第2段遊星歯車機構30の減速比は大きくなる結果、スピンドル11は低速かつ高トルクで回転する。自動変速モードでは、前者の高速低トルク出力状態と後者の低速高トルク出力状態との切り換えがスピンドル11に付加される外部トルクに基づいて自動的になされる。前者の高速低トルク出力状態では、モード切り換え部材39,39は、図3に示すように中間溝部51dの後側に位置する。後者の低速高トルク出力状態では、モード切り換え部材39,39は、図5に示すように中間溝部51dの前側に位置する。すなわち、上下2本のモード切り換え部材39,39は、第2段インターナルギヤ34と一体となって機軸J方向に変位する。
モード切り換えリング50を図2〜図5に示す自動変速モード位置から、図7に示す高速固定モード位置に回転操作すると、変速装置Hの動作が高速固定モードに切り換わる。この場合、モード切り換えリング50を使用者から見て時計回り方向(図3及び図5においてツマミ部50aを紙面手前に倒す方向)に一定角度回転操作すると自動変速モードから高速固定モードに切り換わる。モード切り換えリング50を高速固定モードに切り換えると、上下2本のモード切り換え部材39,39の両端部がそれぞれ後側溝部51b内に相対的に進入した状態となる。この状態では、両モード切り換え部材39,39は機軸J方向後側の位置に固定され、前側へ変位不能な状態となる。このため、スピンドル11に一定値以上の外部トルクが付加された場合であっても、図6に示すように第2段インターナルギヤ34は回転許容位置に保持されて第2段遊星歯車機構30は減速比の小さな状態に保持され、その結果スピンドル11には高速低トルク状態が出力される。このようにモード切り換えリング50を図7に示す高速固定モードに切り換えると、変速装置Hの出力状態は高速低トルク出力状態に固定される。
また、この高速固定モードでは、上下2本のモード切り換え部材39,39が、自動変速モードにおける初期状態と同様モード切り換え溝部51の後端部に当接し、これにより圧縮ばね35の付勢力の全部若しくは一部がこのモード切り換え部材39,39で受けられることから、第2段インターナルギヤ34の回転抵抗を小さくすることができ、ひいては当該電動工具1の消費電力(電流値)を下げることができる。
When the second-stage
In contrast, when the external torque applied to the
When the
Further, in this high-speed fixed mode, the upper and lower two
モード切り換えリング50を図3及び図5に示す自動変速モード位置あるいは図7に示す高速固定モード位置から、図9に示す高トルク固定モード位置に回転操作すると、変速装置Hの動作が高トルク固定モードに切り換わる。この場合、モード切り換えリング50を使用者から見て反時計回り方向(図3、図5及び図7においてツマミ部50aを紙面奥側へ倒す方向)に一定角度回転操作すると自動変速モード若しくは高速固定モードから高トルク固定モードに切り換わる。モード切り換えリング50を高トルク固定モードに切り換えると、上下2本のモード切り換え部材39,39の両端部がそれぞれ前側溝部51c内に相対的に進入した状態となる。この状態では、両モード切り換え部材39,39は機軸J方向前側へ圧縮ばね35に抗して変位し、この前側の位置に保持されて後側へ変位不能な状態となる。このため、第2段インターナルギヤ34に対して圧縮ばね35の付勢力が作用しない状態となる。この状態では、スピンドル11に対して僅かな外部トルクが付加された時点(電動モータ10が起動した時点)で、第2段インターナルギヤ34が機軸J方向前側の回転規制位置に変位して後述するモードロック機構60によって回転不能な状態に固定される結果、スピンドル11に低速高トルクが出力される状態に固定される。この状態が図8に示されている。この高トルク状態では、実質的に第2段インターナルギヤ34が機軸J方向前側の回転規制位置に固定された状態となり、従って低速高トルクの出力状態に固定された状態となる。
When the
このように、外部から回転操作可能なモード切り換えリング50の操作により、変速装置Hの動作モードを、自動変速モード又は高速固定モード又は高トルク固定モードに任意に切り換えることができる。各モードと、切り換え溝51内におけるモード切り換え部材39の位置との関係が図10にまとめて示されている。自動変速モードでは、スピンドル11に付加される外部トルクが一定値に達すると、減速比が小さな高速低トルクモードから減速比が大きな低速高トルクモードに自動的に切り換わる。この低速高トルクモードは以下説明するモードロック機構60によってロックされる。
これに対してモード切り換えリング50を高速低トルクモード位置に回転操作すると、上下2本のモード切り換え部材39,39の機軸J方向の位置が後側に固定される結果、第2段インターナルギヤ34は回転許容位置にロックされ、従ってスピンドル11には外部トルクの変化に関係なく常時高速低トルクが出力される。
逆に、モード切り換えリング50を低速高トルクモード位置に回転操作すると、上下2本のモード切り換え部材39,39の機軸J方向の位置が前側に固定される結果、第2段インターナルギヤ34に対して圧縮ばね35の付勢力が作用しない状態となる。このため、電動モータ10を起動すると、第2段インターナルギヤ34がその起動トルク等の僅かな外部トルクによって瞬時に回転規制位置に変位し、この回転規制位置で以下説明するモードロック機構60によってロックされる。このため、この低速高トルクモードでは、第2段インターナルギヤ34が実質的に常時回転規制位置にロックされた状態となり、従ってスピンドル11に付加される外部トルクの変化に関係なく常時低速高トルクが出力される。
As described above, the operation mode of the transmission H can be arbitrarily switched to the automatic transmission mode, the high speed fixed mode, or the high torque fixed mode by operating the
On the other hand, when the
Conversely, when the
次に、第2段インターナルギヤ34の回転規制位置(機軸J方向前側の位置)は、モードロック機構60によって保持されるようになっている。このモードロック機構60の詳細が図11及び図12に示されている。図11は、このモードロック機構60が外れて第2段インターナルギヤ34が回転許容位置に保持された状態(クラッチ歯23a,34aが噛み合った状態)を示しており、図12がこのモードロック機構60によって第2インターナルギヤ34が回転規制位置に保持された状態(クラッチ歯23a,34aの噛み合いが外れた状態)を示している。
このモードロック機構60は、第2段インターナルギヤ34を機軸J方向前側の回転規制位置に保持する機能と、この回転規制位置に位置する第2段インターナルギヤ34を回転不能にロックする機能を有している。
第2段インターナルギヤ34の外周面であってフランジ部34bの後側には、係合溝部34cが全周にわたって設けられている。この係合溝部34c内の、周方向3等分位置には係合壁部34d〜34dが設けられている。一方、本体ハウジング2aには、その周方向の三等分位置に1つずつ係合球61が保持されている。この三つの係合球61〜61が特許請求の範囲に記載したインターナル規制部材の一実施形態に相当するもので、それぞれ本体ハウジング2aに設けた保持孔2c内に保持されている。この保持孔2c内において各係合球61は、本体ハウジング2aの内周側に出没可能に保持されている。三つの係合球61〜61の周囲には、ロックリング62が配置されている。このロックリング62は、機軸J回りに回転可能な状態で本体ハウジング2aの外周側に支持されている。
このロックリング62の内周面には、周方向に深さが変化するカム面62a〜62aが三つの係合球61〜61に対応して周方向三等分位置に設けられている。各カム面62aに1つの係合球61が摺接されている。各カム面62aに対する係合球61の摺接作用によりロックリング62が機軸J回りに一定の範囲で回転すると、各係合球61が保持孔2c内において本体ハウジング2aの内周側に突き出さない退避位置(図11に示す位置)と、突き出す係合位置(図12に示す位置)との間を移動する。
Next, the rotation restricting position (position on the front side in the axis J direction) of the second stage
The
On the outer peripheral surface of the second
On the inner peripheral surface of the
ロックリング62は、本体ハウジング2aとの間に介装された捩りコイルばね63によって、機軸J回り方向の一方(ロック側)に付勢されている。このロックリング62の、捩りコイルばね63による付勢方向は、各係合球61を係合位置側に変位させる方向にカム面62aが回転する方向(ロック側)に付勢されている。図11に示すように第2段インターナルギヤ34が圧縮ばね35の付勢力によって回転許容位置に位置する状態では、そのフランジ部34bが保持孔2cを塞ぐ位置に位置しているため、各係合球61〜61が退避位置に押され、その結果ロックリング62が捩りコイルばね63に抗してアンロック側に戻された状態となっている。
これに対して、図12に示すように第2インターナルギヤ34が圧縮ばね35に抗して、若しくは圧縮ばね35の付勢力が作用しない結果、回転規制位置に移動すると、各保持孔2cに対してフランジ部34bが外れて係合溝部34cが位置する状態となる。このため、各係合球61が本体ハウジング2aの内周側へ変位して係合溝部34c内に嵌り込み、この嵌り込み状態が捩りコイルばね63の付勢力によって保持される。各係合球61が係合溝部34c内に嵌り込んだ状態に保持されることにより、第2段インターナルギヤ34が回転規制位置に保持されるとともに、各係合球61が係合壁部34dに係合されることによりその機軸J回りの回転がロックされた状態となる。なお、第2段インターナルギヤ34が回転規制位置にロックされると、そのクラッチ歯34a〜34aと第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aとの噛み合いが外れた状態に保持される。
The
On the other hand, when the second
また、各係合球61〜61は、それぞれカム面62aを介して捩りコイルばね63の付勢力が作用することによって間接的に係合位置側に付勢されている。この各係合球61の係合位置側への付勢力によって各係合球61がそれぞれ係合溝部34c内に嵌り込むと、当該付勢力が当該係合球61の球体形状及び係合溝部34cの傾斜面との相互作用を経て作用する結果、第2段インターナルギヤ34に対して回転規制位置側への付勢力としてさらに間接的に作用する。この捩りコイルばね63の間接的付勢力が、第2段インターナルギヤ34に対して回転規制位置側への付勢力として作用することにより、当該第2段インターナルギヤ34がスピンドル11を経て戻される外部トルクによって回転許容位置から回転規制位置側へ変位し始めると、瞬時に各係合球61が係合溝部34c内に嵌り込み、従って当該第2段インターナルギヤ34が瞬時に回転規制位置側に大きく移動する。このため、図12に示すように第2段インターナルギヤ34が回転規制位置に移動した状態では、そのクラッチ歯34a〜34aと、第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aとの間には適切なクリアランスが発生した状態となる。このため、機軸J回り方向に回転する第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aが、回転固定された第2段インターナルギヤ34のクラッチ歯34aに対して接触することがなく、高トルク側へ変速後においても静かに動作させることができる。
ロックリング62のロック位置は、捩りコイルばね63に保持されることから、当該変速装置10は低速高トルク側に保持される。ロックリング62のロック位置は、使用者の手動操作により解除することができる。使用者は、ロック位置に保持されたロックリング62を手動操作により捩りコイルばね63に抗してアンロック位置に回転操作すると、各係合球61が退避位置に退避可能となるため、第2段インターナルギヤ34が圧縮ばね35によって回転許容位置に戻される。第2段インターナルギヤ34が回転許容位置に戻されると、そのクラッチ歯34a〜34aが第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aに噛み合わされた状態になる。また、第2段インターナルギヤ34が回転許容位置に戻されると、そのフランジ部34bによって保持孔2cが塞がれるため各係合球61が退避位置に保持される。このため、使用者はその後ロックリング61から指先を離しても当該ロックリング62が捩りコイルばね63に抗してアンロック位置に保持される。このようにロックリング62をアンロック位置(初期位置)に戻すための構成として手動操作により行う構成とする場合の他、例えば前記したトリガ形式のスイッチレバー4の操作によって自動的にアンロック位置に戻す構成とすることができる。
Each of the engaging
Since the lock position of the
次に、本実施形態の電動工具1では、変速装置Hが自動変速モードに切り換えられた状態で、高速低トルクモードから低速高トルクモードに切り換わる際に発生する慣性モーメントIによって使用者がハンドル部3を把持した当該電動工具1が機軸J回りに振られないようにするための工夫がなされている。図1に示すように本実施形態では、18V電源タイプのバッテリパック5(質量M=0.6kg)が用いられており、このバッテリパック5の重心Gの機軸Jからの距離Lが195mmに設定されている。このため、当該電動工具1を機軸J回りに回転させるために必要な慣性モーメントI(kg・mm2)は、
L2×W=(195mm)2×0.6kg=約23,000(kg・mm2)
この点、自動変速装置を備えた従来の電動工具では、バッテリパックの重心の機軸からの距離が比較的短かったため、機軸J回りに振るために必要な慣性モーメントIが小さく設定されていた。このため、自動変速により動作モードが高速低トルクモードから低速高トルクモードに切り換わると、これにより発生する慣性モーメントにより電動工具が機軸J回りに振られやすく、その結果ハンドル部を把持しが使用者が当該電動工具1を振られないように大きな力で保持しておかなければならず、この点で使い勝手が悪い問題があった。
本実施形態に係る電動工具1によれば、機軸J(スピンドル11の回転中心)から従来よりも離れた位置にバッテリパック5の重心Gが位置するように設定されて、機軸J回りの慣性モーメントIが従来よりも大きく設定されているので、自動変速により発生する機軸J回りの反動によっては振り回されにくくなり、従って使用者は従来よりも小さな力でハンドル部3を把持しておけば当該電動工具1の位置を楽に保持しておく(機軸J回りに振られることなく静止させておく)ことができ、この点で使い勝手が従来よりも向上している。
このトルク変動に対する振り回し防止の効果は、機軸Jからバッテリパック5の重心Gまでの距離Lが大きいほど高くなり、またバッテリパック5の質量Mが大きくなるほど高くなる。
Next, in the
L 2 × W = (195 mm) 2 × 0.6 kg = about 23,000 (kg · mm 2 )
In this regard, in the conventional electric tool provided with the automatic transmission, the distance of the center of gravity of the battery pack from the axle is relatively short, and thus the moment of inertia I necessary for swinging around the axle J is set small. For this reason, when the operation mode is switched from the high speed low torque mode to the low speed high torque mode by automatic shifting, the electric tool is likely to be swung around the axis J due to the moment of inertia generated thereby, and as a result, the handle portion is gripped. Therefore, it is necessary to hold the
According to the
The effect of preventing swinging against the torque fluctuation increases as the distance L from the axle J to the center of gravity G of the
以上のように構成した本実施形態の電動工具1によれば、変速装置Hを構成する第1〜第3段遊星歯車機構20,30,40のうち、第2段遊星歯車機構20における第2段インターナルギヤ34が機軸J方向の回転許容位置と回転規制位置との間を移動することによって減速比を二段階で切り換え、これにより高速低トルク出力状態(高速低トルクモード)と低速高トルク出力状態(低速高トルクモード)とに切り換えることができる。この2出力状態は、モード切り換えリング50を自動変速モード位置に切り換えた状態では、モード切り換え部材39,39が機軸J方向に移動可能な状態となるため、スピンドル11に付加される外部トルクに基づいて自動的に切り換えられる。このため、使用者は何ら特別の切り換え操作をすることなく、例えばねじ締め当初では高速低トルクで迅速にねじ締めを進行させ、ねじ締め後半であってスピンドル11に付加される外部トルク(ねじ締め抵抗)が一定値に達した時点以降では、低速高トルクでいわゆるカムアウトや締め残しを発生させることなく確実にねじ締めを完了させることができる。
しかも、本実施形態の場合、変速装置Hが低速高トルク出力状態に切り換わると、モードロック機構60によってその出力状態(第2段インターナルギヤ34の回転規制位置)が自動的にロックされるので、従来のように両出力状態間で動作状態がばたつくことがなく、安定した品質の作業を効率よく行うことができる。
According to the
Moreover, in the case of the present embodiment, when the transmission H is switched to the low speed high torque output state, the output state (the rotation restriction position of the second stage internal gear 34) is automatically locked by the
また、モード切り換えリング50を高速固定モード位置に切り換えると、モード切り換え部材39,39が機軸J方向後側に固定されるため、第2段インターナルギヤ34が回転許容位置に固定され、従って当該変速装置Hを外部トルクに関係なく高速低トルク出力状態で用いることができる。逆に、モード切り換えリング50を低速固定モード位置に切り換えると、モード切り換え部材39,39が機軸J方向前側に固定されるため、第2段インターナルギヤ34が実質的に回転規制位置に固定され、従って当該変速装置Hを外部トルクに関係なく低速高トルク出力状態で用いることができる。この低速高トルク出力状態においても、モードロック機構60によって第2段インターナルギヤ34が確実に回転規制位置に保持される。
さらに、本実施形態に係るモードロック機構60によれば、第2段インターナルギヤ34に設けた係合溝部34c内に係合球61〜61が捩りコイルばね63の間接的付勢力により嵌め込まれることにより、第2段インターナルギヤ34が回転許容位置から十分な距離だけ機軸J方向前側へ前進してクラッチ歯34a〜34aと第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aとの間に十分なクリアランスが発生した状態となる。このため、回転する第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aに対して回転固定された第2段インターナルギヤ34のクラッチ歯34a〜34aが接触することを確実に回避することができ、これにより低速高トルク出力状態における当該電動工具1の静音化を図ることができる。
また、主として自動変速モード及び高速固定モードにおいて、圧縮ばね35の付勢力の全部若しくは一部が2本のモード切り換え部材39,39によって受けられることから、初期状態等の無負荷時(アイドリング時)における第2段インターナルギヤ34の必要回転トルクを小さくすることができ、これにより当該電動工具1の消費電力(電流値)を小さくすることができる。
Further, when the
Furthermore, according to the
In addition, mainly in the automatic transmission mode and the high-speed fixed mode, all or a part of the urging force of the
以上説明した実施形態には、種々変更を加えることができる。例えば、インターナルギヤ34が回転規制位置に移動した低速高トルク出力状態において、インターナルギヤ34の係合溝部34cに係合球61〜61が嵌り込んでそれぞれ係合壁部34dに係合されることによりその回転を規制する構成としたモードロック機構60(第1実施形態)を例示したが、当該インターナルギヤ34の回転を規制するための手段としては別の機構を用いることができる。図13には、第2実施形態のモードロック機構70が示されている。第1実施形態では、係合溝部34cに係合球61〜61を嵌り込ませることによってインターナルギヤ34の軸方向の変位をロックし、かつ各係合球61が係合壁部34dに係合されることにより当該インターナルギヤ34の回転動作の双方をロックする構成となっていたが、第2実施形態ではインターナルギヤ34の回転動作については別途設けたワンウェイクラッチ71によってロックされる構成となっている点で異なっている。
この第2実施形態に係るモードロック機構70では、回転規制位置におけるインターナルギヤ34の回転を規制するための手段としてワンウェイクラッチ71が用いられている。また、この第2実施形態のモードロック機構70では、インターナルギヤ34の全周にわたって同様の係合溝部72が設けられているが、第1実施形態における係合壁部34dに相当する部位が省略されている。その他の構成については第1実施形態と同様に構成されているため、同位の符号を用いてその説明を省略する。
第2実施形態の場合、ワンウェイクラッチ71そのものの構成については従来公知の技術であるので詳細な説明は省略する。このワンウェイクラッチ71が、インターナルギヤ34と本体ハウジング2aとの間に介装されている。このワンウェイクラッチ71により規制(ロック)される回転方向は、回転許容位置におけるインターナルギヤ34の回転方向とは逆方向に設定されている。インターナルギヤ34がトルクの増大により軸方向に移動して第1段キャリア23のクラッチ歯23a〜23aとインターナルギヤ34のクラッチ歯34a〜34aが切り離されると、遊星歯車機構の特性からインターナルギヤ34の回転方向が逆になり、この逆方向の回転がワンウェイクラッチ71によってロックされる。以上のことから、インターナルギヤ34は回転許容位置から回転規制位置に移動すると、結果的に何れの方向にも回転せず、本体ハウジング2a側に回転について固定された状態となる。
また、インターナルギヤ34が回転規制位置に移動すると、その全周にわたって形成された係合溝部72内に3つの係合球61〜61が進入して、当該インターナルギヤ34の回転許容位置への変位(機軸J方向の移動)が規制された状態となる。
このように構成された第2実施形態に係るモードロック機構70によっても、インターナルギヤ34が回転許容位置に位置する状態では、これが第1段キャリア23と一体で回転することにより高速低トルクが出力される。この高速低トルクモードで加工が進行してスピンドル11に一定以上の外部トルクが付加された時点でインターナルギヤ34が圧縮ばね35に抗して回転規制位置に移動し、この段階でインターナルギヤ34がワンウェイクラッチ71によってその回転がロックされるとともに、係合溝部72内に係合球61〜61が進入することによりその機軸J方向の移動が規制され、これにより当該変速装置Hが低速高トルクモードでロックされる。このことから、変速装置Hにおいて一旦切り換わったモードがモードロック機構70によって確実に維持されることから、第1実施形態と同様に従来よりも作業効率を向上させ、また使用者が変わった場合でも安定した作業品質を確保することができる。
Various modifications can be made to the embodiment described above. For example, in a low-speed and high-torque output state in which the
In the
In the case of the second embodiment, since the configuration of the one-way clutch 71 itself is a conventionally known technique, a detailed description thereof will be omitted. This one-way clutch 71 is interposed between the
Further, when the
Even with the
以上説明した第1及び第2実施形態にさらに変更を加えることができる。例えば、第3段遊星歯車機構40は省略してもよい。
また、第1段遊星歯車機構20も省略することができ、変速装置として一組の遊星歯車機構を用いて実施することができる。この場合、電動モータ10の出力軸10aに取り付けた第2段太陽ギヤ31にフランジ部を設け、このフランジ部の前面に例示したクラッチ歯23a〜23aに相当するクラッチ歯を設けて、このクラッチ歯に対して第2段インターナルギヤ34のクラッチ歯34a〜34aを離脱可能に噛み合わせる構成とすることができる。
さらに、モード切り換え部材として上下2本の軸(ピン)を例示し、これを外部操作により機軸J方向に変位させることによって圧縮ばね35の付勢力が第2段インターナルギヤ34に作用する状態と作用しない状態を切り換える構成を例示したが、これとは異なる態様で係る機能を実現することができる。また、モード切り換えリング50の回転操作によりモード切り換え部材を機軸J方向に変位させる構成を例示したが、モード切り換えリング50を省略して使用者が直接モード切り換え部材を機軸J方向に移動させ、その位置を保持する構成としてもよい。
さらに、インターナル規制部材として周方向三等分位置に係合球61〜61を配置する構成を例示したが、これに換えて係合軸あるいは係合突起等を用いてもよい。また、モードロック機構60として周方向に深さが変化するカム面62aを有するロックリング62と、これを機軸J回りに付勢する捩りコイルばね63を用いる構成を例示したが、その他の態様で同等の機能を実現することができる。例えば、本体ハウジング2aの周方向適数カ所にインターナル規制部材としてのディテント機構を配置して第2インターナルギヤ34を回転規制位置において回転不能に固定する構成とすることができる。
また、電動工具1としてドライバドリルを例示したが、穴明け用の電動ドライバあるいは電動ねじ締め機との単能機に適用することもできる。さらに、電動工具は例示した充電式バッテリを電源とするものの他、交流電源を電源とするものであってもよい。
Further modifications can be made to the first and second embodiments described above. For example, the third stage
The first stage
Further, two upper and lower shafts (pins) are exemplified as the mode switching member, and the urging force of the
Furthermore, although the structure which arrange | positions the engagement balls 61-61 in the circumferential direction equally divided position as an internal control member was illustrated, it replaces with this and an engagement shaft or an engagement protrusion may be used. Moreover, although the configuration using the
Moreover, although the driver drill was illustrated as the
1…電動工具
2…本体部、2a…本体ハウジング、2b…挿通溝孔、2c…保持孔
J…機軸(スピンドルの回転軸)
3…ハンドル部、3a…ハンドルハウジング
4…スイッチレバー
5…バッテリパック、G…重心、M…質量
10…電動モータ、10a…出力軸
11…スピンドル
12…チャック
13,14…軸受け
H…変速装置
20…第1段遊星歯車機構
21…第1段太陽ギヤ
22…第1段遊星ギヤ
23…第1段キャリア、23a…クラッチ歯
24…第1段インターナルギヤ
30…第2段遊星歯車機構
31…第2段太陽ギヤ
32…第2段遊星ギヤ
33…第2段キャリア
34…第2段インターナルギヤ
34a…クラッチ歯、34b…フランジ部、34c…係合溝部、34d…係合壁部
35…圧縮ばね、36…押圧板、37…転動板、38…鋼球
39…モード切り換え部材
40…第3段遊星歯車機構
41…第3段太陽ギヤ、42…第3段遊星ギヤ、43…第3段キャリア
44…第3段インターナルギヤ
50…モード切り換えリング、50a…ツマミ部
51…切り換え溝部
51b…後側溝部(高速固定モード用)
51c…前側溝部(高トルク固定モード用)
51d…中間溝部(自動変速モード用)
60…モードロック機構(第1実施形態)
61…係合球
62…ロックリング、62a…カム面
63…捩りコイルばね
70…モードロック機構(第2実施形態)
71…ワンウェイクラッチ
72…係合溝部
L…機軸Jからバッテリパックの重心までの距離
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
51c ... front groove (for high torque fixed mode)
51d: Intermediate groove (for automatic transmission mode)
60. Mode lock mechanism (first embodiment)
61 ... engaging
71 ... One-way clutch 72 ... Engaging groove L ... Distance from the axle J to the center of gravity of the battery pack
Claims (5)
前記変速装置は、動力伝達経路の上流側の第1段遊星歯車機構と、下流側の第2段遊星歯車機構と、該第2段遊星歯車機構のインターナルギヤの軸回りの回転を規制するインターナル規制部材を備え、
前記インターナルギヤの回転が許容されて前記スピンドルに高速低トルクを出力する高速低トルクモードと、前記インターナルギヤの回転が前記インターナル規制部材により規制されて前記スピンドルに低速高トルクを出力する低速高トルクモードとを前記スピンドルに付加される外部トルクの増大に基づいて切り換える自動変速モードと、該自動変速モードとは別に、前記高速低トルクモードと前記低速高トルクモードの少なくとも一方に固定した固定モードとを任意に選択して切り換え可能であり、
かつ前記自動変速モードでは、前記外部トルクに基づいて切り換わったモードを、その後の外部トルクの変化に関係なく保持するモードロック機構と、
外部操作により機長方向に変位可能なモード切り換え部材を備え、該モード切り換え部材の機長方向の変位が許容されることにより前記インターナルギヤが機長方向について一方の回転許容位置と他方の回転規制位置との間を変位可能に支持されて前記自動変速モードとされる一方、該モード切り換え部材の機長方向の変位が規制されることにより前記固定モードとされる構成とした電動工具。 An electric tool having a built-in transmission device for decelerating the rotational power of the electric motor as a drive source and outputting it to the spindle,
The transmission regulates the rotation of the first stage planetary gear mechanism on the upstream side of the power transmission path, the second stage planetary gear mechanism on the downstream side, and the internal gear of the second stage planetary gear mechanism around the axis. With internal restriction members,
High-speed and low-torque mode in which rotation of the internal gear is allowed and high-speed and low-torque is output to the spindle, and rotation of the internal gear is restricted by the internal restriction member and low-speed and high-torque is output to the spindle In addition to the automatic transmission mode that switches between the low-speed and high-torque mode based on an increase in external torque applied to the spindle, and at least one of the high-speed and low-torque mode and the low-speed and high-torque mode separately from the automatic transmission mode You can select and switch between fixed mode and
In the automatic transmission mode, a mode lock mechanism that holds the mode switched based on the external torque regardless of the change in the external torque thereafter ,
A mode switching member displaceable in the machine length direction by an external operation is provided, and when the mode switching member is allowed to be displaced in the machine length direction, the internal gear has one rotation permissible position and the other rotation restriction position in the machine length direction. A power tool configured to be in the fixed mode by being displaced in the longitudinal direction of the mode switching member and being restricted in displacement in the machine length direction.
前記固定モードのうち前記低速高トルクモードを選択した状態では、前記モード切り換え部材により前記インターナルギヤに対して前記ばね付勢力が作用しない状態とされる構成とした電動工具。 The electric power tool of claim 2, wherein, in the previous SL automatic shift mode, the internal gear is spring-biased to the rotation permitting position side, in a state positioned in the rotation permitting position by biasing force the spring that Rotation is allowed and the high speed and low torque mode is set, and the rotation is restricted by the internal restriction member in the state where the rotation is restricted against the spring biasing force and the low speed and high torque mode is set.
An electric power tool configured such that when the low speed and high torque mode is selected from among the fixed modes, the mode urging member does not apply the spring biasing force to the internal gear.
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